Високо ефикасен катализатор кој го претвора гасот пропан во потешки јаглеводороди е развиен од Универзитетот за наука и технологија Крал Абдула во Саудиска Арабија. (КАУСТ) истражувачи. Тоа значително ја забрзува хемиската реакција позната како метатеза на алканите, која може да се користи за производство на течни горива.

Катализаторот го преуредува пропанот, кој содржи три јаглеродни атоми, во други молекули, како што се бутан (содржи четири јаглероди), пентан (со пет јаглерод) и етан (со два јаглерода). „Нашата цел е да конвертираме алкани со помала молекуларна тежина во вредни алкани од дизел опсег“, рече Маноја Самантарај од Центарот за катализа КАУСТ.

Во срцето на катализаторот се соединенија на два метали, титаниум и волфрам, кои се прицврстени на површината на силика преку атоми на кислород. Користената стратегија беше катализа по дизајн. Претходните студии покажаа дека монометалните катализатори се вклучени во две функции: алкан до олефин и потоа метатеза на олефин. Титаниумот беше избран поради неговата способност да ја активира CH врската на парафините за да ги трансформира во олефини, а волфрамот беше избран поради неговата висока активност за метатеза на олефините.

За да се создаде катализатор, тимот загреал силициум диоксид за да отстрани што е можно повеќе вода, а потоа додал хексаметил волфрам и тетранеопентил титаниум, формирајќи светло-жолт прав. Истражувачите го проучувале катализаторот користејќи спектроскопија на нуклеарна магнетна резонанца (NMR) за да покажат дека атомите на волфрам и титаниум лежат исклучително блиску еден до друг на површините на силика, можеби блиску до ≈0,5 нанометри.

Истражувачите, предводени од директорот на центарот Жан-Мари Басет, потоа го тестирале катализаторот со загревање на 150°C со пропан три дена. По оптимизирањето на условите за реакција - на пример, дозволувајќи му на пропанот континуирано да тече над катализаторот - тие открија дека главните производи на реакцијата се етанот и бутанот и дека секој пар атоми на волфрам и титаниум може да катализира во просек 10.000 циклуси пред губење на нивната активност. Овој „број на промет“ е највисокиот досега пријавен за реакција на метатеза на пропан.

Овој успех на катализа по дизајн, предлагаат истражувачите, се должи на очекуваниот кооперативен ефект помеѓу двата метали. Прво, атом на титаниум ги отстранува атомите на водород од пропан за да формира пропен, а потоа соседниот атом на волфрам го раскинува отворениот пропен на неговата двојна врска јаглерод-јаглерод, создавајќи фрагменти кои можат да се рекомбинираат во други јаглеводороди. Истражувачите, исто така, открија дека прашокот за катализатор што содржи само волфрам или титаниум има многу слаба ефикасност; дури и кога овие два прашоци беа физички измешани заедно, нивните перформанси не се совпаѓаа со кооперативниот катализатор.

Тимот се надева дека ќе дизајнира уште подобар катализатор со поголем број на обрт и подолг животен век. „Веруваме дека во блиска иднина, индустријата може да го усвои нашиот пристап за производство на алкани од опсегот на дизел и генерално за катализа по дизајн“, рече Самантарај.